JPH09117721A

JPH09117721A - 振動モジュール

Info

Publication number: JPH09117721A
Application number: JP7237409A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Hiroyoshi; 秀俊廣吉; Kazutoshi Otomo; 和敏大友; Yoshifumi Nakamura; 芳文中村; Reiko Kimura; 礼子木村; Shinichi Hayashizaki; 伸一林崎; Yukio Saito; 由紀夫斎藤; Mitsuho Osada; 光保長田; Masashi Yamada; 雅志山田; Zenetsu Ono; 善悦小野; Osamu Takahashi; 修高橋
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-05-06
Also published as: US5682132A

Abstract

(57)【要約】【課題】振動モジュールを薄型、高効率化するため
に、ラジアル方向に着磁したリング磁石を使用する。【解決手段】ラジアル方向に単一磁極対を構成するよ
うに着磁したラジアル異方性リング磁石と重りで構成し
た加振重量と、中央部が狭くなるように立体形状とした
バネをコイルブロックに接合し、コイルに流す電流と磁
石との電磁力により加振重量を直線的な往復運動で振動
させ、この振動を外部に伝達する手段を備えた音を主と
しない報知信号を発生する振動モジュールを構成する。【効果】単一磁極対を有するラジアル方向に着磁され
たリング磁石を使用することにより、振動モジュールを
薄型、高効率化、低コスト化することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポケットベル、腕時
計、携帯電話あるいは盲人用信号受信機等の携帯機器を
携帯する者に対して、電子ブザーの音による発呼の代わ
りに、音を主な手段としない振動による報知信号を発生
する振動モジュールに関するものである。

【０００２】本発明は、携帯機器の音を主としない報知
信号を発生する振動モジュールとして、ラジアル方向に
着磁された、特にラジアル異方性のリング磁石を使用
し、バネと加振重量として前記ラジアル磁石と、付加質
量を使用し、駆動コイルに流す電流により加振重量を１
００Ｈｚ前後の共振周波数近傍で連続的に、直線的な往
復運動で振動させて報知信号を発生する、小型、薄型、
低コストで消費電力が少なく、長寿命、高信頼性で耐衝
撃性のある振動モジュールを構成したものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、携帯機器を代表するポケットベル
は、発信者からの呼出信号に応じて、特定の受信者が携
帯するポケットベル内部に備えられた報知装置がアラー
ム音を発生し、呼び出されていることを携帯機器の使用
者に報知するシステムを用いている。

【０００４】しかし、このアラーム音による報知手段
は、使用者が呼び出されていることを使用者本人以外の
周囲の者に知られてしまったり、使用者本人以外の周囲
の者に不快感を与えるという重大な問題があった。この
ために、アラーム音を発生せずに装置自体を振動させ
て、使用者本人だけに直接アラームを報知する音を主と
しない報知信号発生装置としての振動モジュールが提供
されている。

【０００５】図１６は、従来の円筒モータを使用した振
動モジュールの外観図を示す。図１６に示す従来例で
は、円筒モータ９００のシャフト９７０に偏重心加重１
２０をつけ、モータの回転によって振動を発生させてい
た。図１７は、従来の偏平モータを使用した振動モジュ
ールを示した図であり、図１７（ｂ）は、従来の偏平モ
ータを使用した振動モジュールの縦断面図であり、図１
７（ａ）は、従来の偏平モータを使用した振動モジュー
ルのロータの上面図である。

【０００６】図１７に示すように、薄い電機子コイル２
２０を片側に偏位させて扇形に樹脂で全体をモールドし
て荷重１２０を形成する偏平モータ９００がある。偏平
モータ９００は、厚み方向に着磁された偏平の希土類磁
石１１０を使用し、ステータとしている。荷重１２０の
電機子コイル２２０には整流子９６０とブラシ９５０に
より、電流の供給と電流の切り替えが行われる。また、
電機子コイル２２０を片側に偏位させることにより、荷
重１２０の重心を偏位させ、シャフト９７０を軸として
回転させ偏芯荷重の働きをさせる。

【０００７】また、モータによらない振動モジュールの
他の例として、磁石を固着しバネで保持された永久磁石
と付加質量よりなる加振重量を連続して往復運動で振動
させる振動モジュールがある（特開平2-71298 号公報、
特表平5-500022号公報）。しかし、これらの従来の例で
は、リング状の単一磁極対を有するラジアル方向に着磁
された磁石は使用されていない。

【０００８】また、複数個の異方性磁石片を円周上に配
置した振動モジュールの例として、２枚のバネで保持さ
れた加振重量を連続して往復運動させる振動モジュール
もある（アメリカ特許5,327,120 ）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の振動モジュール
には以下のような欠点があった。（１）円筒モータによる振動モジュールは、円筒モータ
を小径化すると、偏重心荷重も小型化せざるを得ず、警
報装置としての振動出力も微弱となり、実用に供し得な
くなる。さらに、円筒モータによる振動モジュールは、
薄型のカード型携帯機器に使用できるほどに細型化する
ことが困難である。

【００１０】また、シャフトに偏重心加重を取り付けて
高速で回転させるため、軸受けに大きな負担が掛かり、
寿命が短いだけでなく、落下等による衝撃によってシャ
フトが変形する欠点がある。（２）従来の偏平モータを使用する振動モジュールは、
薄型化は可能であるが、厚み方向の振動を得ることが困
難であり、ブラシモータであるために寿命が短いだけで
なく、落下等による衝撃によってブラシが変形するなど
耐久性に劣る欠点があり、さらに、構造的に複雑で製造
し難く、製造コストが高いという欠点を有していた。

【００１１】（３）また、従来の例であるバネと、永久
磁石と重りで構成される加振重量と、駆動コイルに流す
電流により、磁石を往復運動で振動させる振動モジュー
ルでは、磁石がラジアル方向に着磁されていないために
駆動効率が悪く、構造が複雑になり、実用化に必要な特
性が得られず、まだ実用化されていないという欠点があ
る。

【００１２】（４）アメリカ特許5,327,120 に開示され
ている従来の振動モジュールの例では、製造が容易な異
方性磁石を複数個円周上に配置して使用せざるを得なか
った。そのために、個々の磁石のばらつきと、組立に
よる寸法のばらつきが相乗され、駆動コイルとの電磁力
により、磁石に掛かる力が均一でなくなり、必要な呼出
出力を得るために磁石とコイルの間隔を小にすると、使
用中に磁石と駆動コイルが接触してしまうことが多いと
いう欠点がある。

【００１３】これを防ぐためには、磁石と駆動コイルの
間隙を広くしなければならない。しかし、磁石と駆動コ
イルの間隙を広くすると、磁気回路としては著しく駆動
効率が低下し、必要とされる加振重量の振動振幅が得ら
れず、必要な呼出出力を得られない。

【００１４】また、個々の磁石を接近させると各磁石相
互の吸引力、反発力が発生するために、組み立て作業が
困難であり、従って、各磁石間の間隔を狭くすることが
できず、駆動コイルと対向する磁石のない部分の範囲が
広くなり、電磁力の発生効率が著しく悪いという欠点が
ある。

【００１５】以上のことより、実用的な振動モジュール
を実現するために解決すべき課題をまとめると以下のよ
うになる。必要な振動出力が得られるようにすること。品質のばらつきを少なくすること。

【００１６】小型、薄型、軽量にすること。特に外径
をφ２５ｍｍ以下にすること。長寿命、高信頼性であること。耐衝撃性（耐落下性）が高いこと。駆動効率が高いこと（低電圧、省電力）。

【００１７】製造コストが安いこと。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する基本
的な手段として、本発明では、以下の特徴ある構成をと
る。（１）バネで保持された加振重量と、駆動回路により電
気信号を供給されて電磁力を発生する駆動コイルとで構
成し、加振重量とバネで決定される共振周波数近傍で加
振重量を連続して往復運動させ、加振重量の振動を外部
に伝達することにより、音を主な手段としない振動によ
る報知信号を発生する振動モジュールとすることによ
り、軸受けとブラシ等の摩擦部分を排除した。

【００１９】（２）加振重量の構成要素の一つである磁
石としては、本出願人が別に出願している特願平５−５
２４７３号のリング形状のラジアル磁石を製造する方法
の発明等を応用して製造される、ラジアル方向に単一磁
極対を構成するように着磁したラジアル異方性リング磁
石を使用し、磁石とコイルが全周にわたって均一な間隔
で対向する構成とした。

【００２０】（３）振動モジュールの磁気回路の効率を
向上させる手段として、駆動コイルの高さと磁石の高さ
の中心が概略一致し、かつ駆動コイルの高さ（Ｌｃ）＞
磁石の高さ（Ｌｍ）または、Ｌｃ＜Ｌｍであるように駆
動コイルと磁石を配設する構成とした。

【００２１】（４）振動モジュールの加振力を向上する
ためには、加振重量が振動中にバネに接触することがな
いようにして、加振重量の重量を大きくする必要があ
る。加振重量が振動しているバネに接触することなく、
重量を最大にする加振重量の形状は、加振重量のバネと
対向する断面が、次式（式１）Ｙ＝ｋ×｛３×Ｘ／Ｌ−４×（Ｘ／Ｌ）³｝但し０≦Ｘ≦（Ｌ／２）Ｙ＝ｋ×［３×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ−４×｛（Ｌ−Ｘ）／
Ｌ｝³］但し（Ｌ／２）＜Ｘ≦Ｌで表現されるたわみ曲線であるか、または、加振重量の
表面形状が設計された最大振幅になったときに（式１）
で与えられるバネのたわみ曲線に加振重量のバネとの接
合部を除くいかなる部分も接触しないように形成されて
いる。

【００２２】（５）振動モジュールを小型化すると、バ
ネの外径も小さくなり、最適な共振周波数を実現するた
めの有効長の確保が困難になる。そこで、バネの有効長
を確保するためにバネに湾曲部を持たせる。しかし、バ
ネに湾曲部を持たせるとバネが振動することにより、バ
ネに捻り運動が生じ、加振重量が異常振動を起こし易く
なる。従って、単純な往復運動のみとするために、捻り
運動を互いに打ち消すように捻り極性を逆にして、バネ
が複数の場合は加振重量の上下に対向して、または、バ
ネが１枚の場合を含めて加振重量の少なくとも一方に組
み合わせて一体化して配設した。

【００２３】（６）バネを２枚使用する場合、振動モジ
ュールを薄型にするために、２枚のバネの中央部の間隔
が狭くなるように立体形状とした。

【００２４】

【作用】このように構成された本発明では、以下のよう
な理由により従来の欠点を解決できる。（１）図１６および図１７に示すモータを使用した従来
の振動モジュールとは異なり、本発明の振動モジュール
はラジアル磁石と、駆動コイルと、バネにより共振周波
数近傍で加振重量を連続して往復運動させる構成とした
ため、軸受けとブラシ等の摩擦部分を排除でき、小型、
薄型、軽量にでき、長寿命で、高信頼性となり、耐衝撃
性（耐落下性）が向上した。

【００２５】（２）ラジアル方向に単一磁極対を構成す
るように着磁したラジアル異方性リング磁石を使用する
ことにより、磁石は駆動コイルと全周で対向するので、
磁石と駆動コイルの対向面積が広くなり、電磁力の発生
効率が著しく高くなり、薄型化、省電力化が実現された
にもかかわらず、振動モジュールとして十分な振動出力
を得ることができる。

【００２６】また、単一の磁石を使用したことにより、
部品点数が少なく、部品費、加工費が削減され、さら
に、複数の磁石を使用した従来の場合と比較すると、従
来の場合は、個々の磁石を接近させたときに、個々の磁
石に吸引力、反発力が発生するため、組み立て作業が困
難であったが、本発明では単一の磁石を使用したことに
より前記の問題が除かれ、作業性が向上し、製造コスト
の低減が図られる。

【００２７】さらに、従来の場合には、個々の磁石のば
らつきと、組立による寸法のばらつきが相乗され、駆動
コイルとの電磁力により、磁石に掛かる力が不均一とな
り、磁石と駆動コイルが接触する品質問題が生じたが、
この問題も本発明では解決される。

【００２８】（３）駆動コイルの高さ方向の中心と磁石
の高さ方向の中心が概略一致し、かつ駆動コイルの高さ
（Ｌｃ）＞磁石の高さ（Ｌｍ）または、Ｌｃ＜Ｌｍであ
るように駆動コイルと磁石を配設する構成とした。実施
例で詳述するように、従来の場合には磁石が移動し、磁
石の端面が駆動コイルの端面から突き出たときに駆動力
が減少するが、本発明では前記のように駆動コイルと磁
石を配設する構成としたことにより、振動モジュールの
磁気回路の効率が向上し、前記駆動力の減少が改善さ
れ、省電力化が実現されつつ、十分な振動出力が得られ
る。

【００２９】（４）振動モジュールの加振力を向上する
ために、振動しているバネに接触することなく、重量を
最大にし得る加振重量の形状として、加振重量のバネと
対向する面が、次式（式１）Ｙ＝ｋ×｛３×Ｘ／Ｌ−４×（Ｘ／Ｌ）³｝但し０≦Ｘ≦（Ｌ／２）Ｙ＝ｋ×［３×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ−４×｛（Ｌ−Ｘ）／
Ｌ｝³］但し（Ｌ／２）＜Ｘ≦Ｌで表現されるたわみ曲線であるか、または、加振重量の
表面形状が設計された最大振幅になったときに（式１）
で与えられるバネのたわみ曲線に加振重量のバネとの接
合部を除くいかなる部分も接触しないように形成したこ
とにより、振動モジュールの動作中に、バネと加振重量
が接触することなく加振重量の重量を最大限に増加する
ことができるため、薄型化を実現しつつ、十分な振動出
力が得られる。

【００３０】（５）バネが、振動による捻りを互いに打
ち消すように捻り極性を逆にして、加振重量の上下に対
向して、または一方に組み合わせて一体化して配設した
ことにより、加振重量が捻り運動を発生せず、安定な往
復運動のみを行う。（６）バネを２枚使用する場合、２枚のバネの中央部の
間隔が狭くなるように立体形状としたことにより振動モ
ジュールの薄型化が実現できる。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の実施例の構成を図面に基づ
いて説明する。なお、実施例の各図において、同様の部
位には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。〔実施例１〕本実施例の振動モジュールの外観は、ほぼ
円盤状であり、図１と図２は、本発明の実施例の振動モ
ジュールの中心部の縦断面図である。また、図１と図２
の実施例の相違点は、バネ３１０の立体的な形状であ
る。

【００３２】図１，図２において、バネ３１０は、加振
重量１００とカシメ等により接合され、駆動コイルブロ
ック２００に溶着等の接合により固着される。駆動コイ
ルブロック２００は、駆動コイル２２０を樹脂製の駆動
コイル枠２１０で保持して構成される。

【００３３】また、加振重量１００を構成しているラジ
アル方向に着磁された磁石１１０と、駆動コイルブロッ
ク２００の駆動コイル２２０は、微小な間隙を有し、各
々の径方向で対向している。駆動コイル２２０に端子５
１０を通して供給される駆動電流と磁石により縦軸方向
の電磁力を発生し、加振重量１００の重量とバネ３１０
により決定される共振周波数近辺で、加振重量が振動モ
ジュールの縦軸方向に振動する。

【００３４】ケース４１０、ケース４２０は、前記バネ
と加振重量を接合された駆動コイルブロック２００を収
納する。端子５１０は駆動コイルブロック２００に設け
られ、駆動コイル２２０の端末と接続されて、外部より
駆動コイルに駆動電流を供給する。

【００３５】加振重量１００は、ラジアル方向に着磁さ
れた単一のリング磁石１１０を、重り１２０に接着剤等
で接合して構成されている。小型携帯機器へ登載するた
めに、振動モジュールの外径をφ２５ｍｍ以下にするに
は、磁石を含めた磁気回路も小型化しなければならな
い。しかし、小型化すると一般的には駆動力は減少する
が、必要とする振動出力を得るためには磁石を小型化し
ても必要とされる起磁力を確保しなければならない。

【００３６】従って、前記磁石１１０は、エネルギー積
の大きなサマリウムコバルト、ネオジウム鉄ボロン等の
希土類磁石材料を焼結した焼結磁石、または、磁石材料
粉末に樹脂等の粘結剤を混合して射出成型等により成型
した、いわゆるボンド磁石または、プラスチックマグネ
ットを成型して使用される。

【００３７】希土類焼結磁石は表面が欠け易い、磁粉が
発生し易い、錆びる等の問題があるために、メッキ等の
表面処理を施して使用するのが望ましい。また磁石の端
部の欠けを防ぎ、重り１２０への挿入を容易にするため
に、磁石端部には適当な面取りを施すことが望ましい。
また、磁石１１０は成型時にラジアル方向に配向する
ように磁場中で成型され、成型後必要な場合には、表面
処理を施し、ラジアル方向に着磁される。

【００３８】振動モジュールの外径をφ２５ｍｍ以下に
するためには、加振重量に用いるリング磁石の外径はφ
２０ｍｍ以下にすることが望ましい。以上により一体成
形されたリング状のラジアル異方性、ラジアル方向着磁
の外径φ２０ｍｍ以下の小径磁石が製造される。このよ
うな小径のラジアル磁石の配向の方法は、本出願人の特
許出願による配向方法（特願平5-52473 ）が有効であ
り、これにより工業的に前記本発明に使用される外径φ
２０ｍｍ以下の小径磁石の製造が可能となった。

【００３９】また、磁石１１０の着磁は、図１、図２に
示すように単一磁極対になるように着磁する。振動モジ
ュールの振動周波数は、バネ３１０と加振重量１００の
重量により決定される。重り１２０は磁石１１０を支持
し、加振重量の重量を調整する目的を有する。小型、薄
型の振動モジュールを構成するために、重り１２０の体
積が小になっても必要な重量を確保できるようにするた
め、重り１２０の材質はタングステン合金、鉛合金等の
比重が大きな金属材料にする必要がある。本発明の振動
モジュールの共振周波数は、前記バネ３１０と加振重量
１００により、約８０Ｈｚ〜１５０Ｈｚに調整した。

【００４０】また、前記タングステン合金では、比重１
９程度にすることも可能であるが、タングステンが高価
なため経済性をも加味して、比重が１０以上になるよう
に調整した。タングステン合金の場合にはタングステ
ン、ニッケル、銅または、タングステン、ニッケル、鉄
より成る合金を焼結して製造する。

【００４１】しかし、焼結による重りの製造方法では、
焼結時の収縮等により精度を確保することが困難であ
る。従って、寸法精度を確保するため、サイジングによ
り仕上げ加工を行った。また、比重を１０以上とするた
めに経済性、加工性を加味してタングステンの重量比を
４０％〜９７％にした。

【００４２】重りの形状は図１、図２に示すように、バ
ネ３１０との接触部１２１を一段高くしてバネとの接触
面積を最適に設定できるようにした。加振重量１００と
バネ３１０との接合は、図１の場合は、バネ２枚で重り
をはさみ、重りの中心に設けた穴１２５にピン１３０を
差し込み、図３に示すバネ３１０の中心穴３１１にピン
１３０を通し、カシメ等によりピンの先端を変形させて
接合した。

【００４３】図２の場合は、重り１２０に凸部１２２を
設け、図３に示すバネ３１０の中心穴３１１に重り１２
０の凸部１２２を通し、カシメ等により凸部の先端を変
形させて接合した。重りとバネの接合方法は、前述のカ
シメだけではなく、後述する実施例２の図４に示すカシ
メピン打ち込みによる方法、あるいは、ワッシャ打ち込
み、接着剤等の方法も可能である。

【００４４】バネと加振重量による周波数の設計は、梁
の中央に荷重を加えた両端固定梁〜両端支持のモデルに
より設計できる。従って、加振重量の重量が軽い場合に
は、バネの厚みは薄くなり、強度的な問題も生じる。ま
たバネ形状によっても、疲労による寿命を考慮しなけれ
ばならない。

【００４５】図３に本発明のバネ３１０の平面図を示
す。前述のようにバネ３１０の中心穴３１１は、バネを
加振重量に接合するためのものであり、止め穴３１２
は、駆動コイル枠にバネを接合するためのものである。
梁部３１３は前記計算モデルの梁であり、この部分がバ
ネ本来の働きをする。

【００４６】振動モジュールに組み込まれたバネの平面
図としては、図１に示す本発明の実施例と、図２に示す
本発明の別の実施例ではほぼ同一であるが、相違点は、
バネ３１０の立体的な形状である。図１の縦断面図に示
す本発明の実施例では、上下のバネ３１０の間隔がバネ
３１０の径方向に関して、バネ３１０の周辺部と中央部
で異なっており、バネ３１０の中央部において狭くなる
ように、立体形状にしている。このため、上下のバネに
ついてそれぞれ、バネとケース間の間隙を零に近づける
ことができるため、振動モジュールの薄型化が実現でき
る図２に示す本発明の別の実施例では、バネ３１０は同一
平面上にあり、上下のバネ３１０の間隔は、バネ３１０
の周辺部と中央部でほぼ等しくなっている。

【００４７】また、振動モジュールの加振力は、加振重
量の重量と振幅、振動周波数の２乗に比例し、振動モジ
ュールに必要とされる加振力を得るためには、必要な設
計振幅を確保しなければならない。図２の実施例では、
加振重量１００とバネ３１０、バネ３１０とケース４１
０およびケース４２０との間隔は、設計された振動振幅
以上の間隔を取らねばならない。そのために、前記間隔
を大きく取らねばならず、結果的に振動モジュールの厚
みが厚くなる。

【００４８】図１の実施例では、上下のバネ３１０の中
央部の間隔が周辺部の間隔より狭くなるように、立体形
状としているため、バネとケース間隔を狭くすることが
可能となり、薄型の振動モジュールが構成できる。特に
バネの加振重量との接合部とバネと駆動コイルブロック
との接合部との高さの差が振動モジュールの設計振幅よ
り大きくなるように、中央部を狭くした場合には、理論
的にはケース４１０とバネ３１０の周辺部、ケース４２
０とバネ３１０の周辺部との間隔はゼロでも可能とな
る。従って図１の実施例では振動モジュールの厚みを薄
くすることが可能となる。

【００４９】駆動コイルブロック２００は前述したよう
に、駆動コイル２２０を樹脂製の駆動コイル枠２１０で
保持する構成である。図１では、駆動コイル２２０は、
端子５１０とともに駆動コイル枠２１０になるように一
体成型されているが、図２では、駆動コイル２２０は２
個の駆動コイル枠２１１、２１２に挟まれて、機械的な
はめあいまたは、接着等により接合され、接合された駆
動コイル枠２枚が一体となって駆動コイル枠２１０とな
っている。さらに、コイル枠２１２には、端子５１０
が設けられている。端子５１０と駆動コイル２２０とは
電気的に接続され、外部よりの駆動電流により駆動コイ
ル２２０には磁束が発生する。

【００５０】駆動コイルへの電流供給経路として図１、
図２では端子としたが、他の方法としては、リード線、
フレキシブル基板も使用可能である。なお、図１、図２
の実施例では、端子は３本であるが、１本は基板等へ安
定に固着するためのものであり、電気的には不要であ
る。

【００５１】駆動コイルブロック２００には、バネ３１
０が２枚接合される。接合の方法としては、駆動コイル
枠２１０にバネの止め穴３１２に合わせて突起部を設
け、前記突起部にバネの止め穴３１２を挿入して、突起
部を熱溶着または超音波溶着等によりバネと駆動コイル
枠を接合する。接合の方法は、前記の方法だけでなく、
駆動コイル枠２１０にバネ３１０をインサート成形する
ことにより一体化する方法および、接着または、機械的
な方法等の他の方法も可能である。

【００５２】基本的には、前記端子５１０付き駆動コイ
ルブロック２００、加振重量１００、バネ３１０だけ
で、本発明の目的である直線的な往復運動で振動する振
動モジュールを構成できるが、電磁気的効率を向上する
ために、磁石２２０と駆動コイル１１０とのギャップは
可能な限り狭くする。従って、前記ギャップの中にゴミ
等の異物が進入する場合と、バネ３１０に外部の物体が
接触する場合には、振動が制限されたり、停止したりす
るので、これを防ぐためにケース４１０、４２０が設け
られる。

【００５３】また、本発明の振動モジュールは、薄型の
携帯機器に使用することを目的としているので、ケース
４１０、ケース４２０と磁石１１０のギャップも当然小
さくなり、ケース４１０、４２０が磁性体の場合には、
磁石とケースとの間に磁気的な吸引力が働き、振動体で
ある加振重量の振動が制限されるので、ケース４１０、
ケース４２０の材質は非磁性のものでなければならな
い。

【００５４】ケースの材質としては例えば、金属の場合
には非磁性のＳＵＳ材（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６
等）か、アルミ等が適している。また、プラスチック製
のケースも使用可能である。金属ケースの場合にはカシ
メ、クリンプ等の機械的接合が有利であるが、接着等の
方法も可能である。プラスチック製のケースの場合でも
溶着等の機械的接合および接着剤等の接合も可能であ
る。

【００５５】〔実施例２〕本発明の別の実施例を、図面
に基づいて説明する。図４において、１枚のバネ３１０
は、加振重量１００とカシメピン１３０の打ち込み等に
より接合され、駆動コイルブロック２００に溶着等の接
合により固着される。駆動コイルブロック２００は、駆
動コイル２２０を樹脂製のボビン２１０に巻き付けるこ
とで構成される。なお、加振重量１００は、駆動コイル
ブロック２００の内周に配設されている。

【００５６】また、加振重量１００を構成しているラジ
アル方向に着磁された磁石１１０と、駆動コイルブロッ
ク２００の駆動コイル２２０は、微小な間隙を有して、
各々の径方向で対向しており、駆動コイル２２０に端子
５１０を通して供給される駆動電流と磁石により縦軸方
向の電磁力を発生し、加振重量１００の重量とバネ３１
０により決定される８０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの共振周波数
近辺で、振動モジュールの縦軸方向に振動する。

【００５７】ケース４１０、ケース４２０は、前記バネ
と加振重量と駆動コイルブロック２００を収納する。端
子５１０は駆動コイルブロック２００に設けられ、駆動
コイル２２０の端末と接続されて、外部より駆動コイル
に駆動電流を供給する。加振重量１００は、前記実施例
１で詳述した単一のラジアル方向に配向し、ラジアル方
向に着磁したリング状の磁石１１０を使用し、重り１２
０に接着剤等で接合する。

【００５８】前記実施例１で詳述したように、振動モジ
ュールの共振周波数は、バネ３１０と加振重量１００の
重量により決定される。また、前述のごとく、振動モジ
ュールの加振力は、加振重量の重量と振幅に比例し、振
動周波数の２乗に比例するので、重り１２０は、小型、
薄型の振動モジュールを構成するために、体積が小さく
になっても必要な重量を確保できるように、比重が大き
な金属材料を使用することと、許容されるスペース内で
体積を最大にしなければならない。

【００５９】比重が大きな金属材料については前記実施
例１で詳述したタングステン合金を使用した。ここで
は、バネ３１０に重りが接触すると振動が停止したり、
共振周波数が極端に変化する異常振動が生じるので、許
容されるスペース内で振動しているバネ３１０に加振重
量１００が接触することなく、体積を最大にするための
本発明による実施例について説明する。

【００６０】前記実施例１で詳述したバネと加振重量に
よる周波数の設計は、梁の中央に集中荷重を加えた両端
固定梁又は両端支持梁のモデルにより設計できる。図５
は、本発明のバネを梁の中央に集中荷重８００を加えた
両端固定梁としてモデル化した図である。図５において
Ｌは両端固定梁の全長であり、Ｘは計算点までの長さで
あり、ｋは荷重とバネの材料、形状で決まる定数であ
る。

【００６１】前記バネ３１０を梁の中央に集中荷重を加
えた両端固定梁にモデル化した場合の静たわみ曲線３１
４は（式１）で表わせる。（式１）Ｙ＝ｋ×｛３×Ｘ／Ｌ−４×（Ｘ／Ｌ）³｝但し０≦Ｘ≦（Ｌ／２）ｋ＞０Ｙ＝ｋ×［３×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ−４×｛（Ｌ−Ｘ）／
Ｌ｝³］但し（Ｌ／２）＜Ｘ≦Ｌｋ＞０また、図６は、本発明のさらに他の１実施例の重りとバ
ネの関係を示す縦断面図である。静止時の重り１２０の
断面の上方の外形を示す曲線１２３は、（式１）の曲線
上の一部と一致するように成形されており、本発明のラ
ジアル方向に着磁された磁石１１０は、（式１）の曲線
の下側（重り１２０の側）にあって、（式１）の曲線を
越えないように重り１２０に接合され、加振重量１００
を構成している。

【００６２】すなわち、加振重量１００の表面形状は、
加振重量１００を有するバネ３１０の設計された最大振
幅に対応する（式１）で与えられるたわみ曲線に加振重
量１００の接合部を除くいかなる部分も接触しないよう
に形成されている。また、静止時の重り１２０の断面の
下側の外形を示す別の曲線１２４は（式１）におけるＹ
を−Ｙとした曲線の１部に一致し、磁石１１０の下側の
外周は前記（式１）におけるＹを−Ｙとした曲線を越え
ないように成形されている。

【００６３】静止時の重り１２０は、静止時のバネ３１
０と重りの頂点で接合されており、駆動コイル２２０に
駆動電流が流され、駆動コイルと前記磁石との電磁力に
より加振重量１００が、振動により設計された最大振幅
まで、例えば、図６の上方へ移動すると、重り１２０
は、図６の上方に移動する。図６では、移動した重りを
１２６であらわす。設計された最大振幅まで移動した時
のバネを、３１５で表わすと、静止時の重り１２０の断
面の上方の外形を示す曲線１２３は、設計された最大振
幅まで移動した後には、バネ３１５に接近する。従っ
て、重りの断面形状を（式１）で表わされる曲線を越え
ないようにすれば、許容されるスペース内で体積を最大
にすることができる。このとき重りと磁石で構成される
加振重量１００の断面形状を、（式１）でＹ＝Ｙとした
ときとＹ＝−Ｙとしたときの曲線に近い形状で、しかも
バネの振動中に加振重量がバネに接触しないように形成
することが望ましい。

【００６４】図７は、本発明の重りの実用的な実施例を
示したものである。図７（ａ）は、本発明の実施例１に
示す２枚のバネを使用する場合に実施できるように、重
り１２０の断面形状が（式１）で表わされるバネ３１０
のたわみ曲線の形状の内側にあり、重り１２０のバネ３
１０との接合部１２１をわずかにに高くして、バネの最
大振幅時に加振重量１００とバネとが接触することを防
ぎ、重り１２０とバネ３１０との接合部の接触面積を最
適に設定できるようにした。

【００６５】図７（ｂ）は、本発明の実施例２に示す１
枚のバネを使用する場合に実施できるように、重り１２
０の断面形状を（式１）で表わされる曲線の形状の外側
にし、バネ３１０との接合部１２１を微小に高くした加
振重量１００の実施例である。

【００６６】図７（ｃ）は、本発明の実施例１に示す２
枚のバネを使用する場合に、工業的に実施容易な形状と
するために、重り１２０の断面形状を（式１）の曲線を
越えない直線とするような円錐形状の重りとした実施例
である。この場合は、重り１２０のバネ３１０との接合
部１２１の面積を最適にするように、平らな部分を有す
る重りとした加振重量の実施例である。

【００６７】図７（ｄ）は、本発明の実施例１に示す２
枚のバネを使用する場合に、工業的に実施容易な形状と
するために、重り１２０の断面形状の包絡線を（式１）
の曲線を越えないように階段状の形状の重りとし、円板
を複数枚積み重ねたような形状とした加振重量の実施例
である。

【００６８】また、図示していないが、図７（ｃ）およ
び、図７（ｄ）に示す重り１２０と磁石１１０からなる
加振重量１００の片面を、本発明の実施例２に示す１枚
のバネを使用する場合にも実施でき、そのとき片面の反
対側の片面は、自由に設計することができる。

【００６９】実施例２では、上側の外形を本発明の図７
（ｃ）に示す円錐形とし、バネ３１０との接合部１２１
を微小に高くし、下側の外形を平面にした重り１２０と
磁石１１０を接合した加振重量１００と、バネ３１０
を、重りの中心に設けた穴１２５にカシメピン１３０を
打ち込み接合している。

【００７０】実施例１と同様に、重りとバネの接合方法
は前述のカシメピンの打ち込みだけではなく接着剤、ピ
ンを使ったカシメ等の方法も可能である。図８に本発明
のバネ３１０の平面図を示す。前述のようにバネ３１０
の中心穴は、バネを加振重量に接合するためのものであ
り、止め穴３１２は、ボビンにバネを接合するためのも
のである。梁部３１３は、バネ本来の働きをする部分で
ある。

【００７１】図１０は、本発明の基本的なバネの構造を
示す図であり、図１０では、バネの梁部３１３は直線的
な形状で構成したが、本発明のφ２５ｍｍ以下の小径の
振動モジュールでは必要なバネの梁部の有効長を得るこ
とが困難であり、設計された周波数に合わせるためには
バネの梁部の幅を狭くするか、または、バネの厚みを薄
くしなければならず、強度的に弱いという問題が生じ
る。従って、本発明ではバネの梁部３１３の有効長を長
くする方法として、バネの梁部３１３に中心方向に対し
て角度を持たせるか、湾曲部を設ける構成とした。

【００７２】図８は、バネの梁部３１３に中心方向に対
して角度を持たせた実施例であり、図９は、バネの梁部
３１３に湾曲部を持たせた実施例であり、図１１は、中
心方向に対して角度を持たせ、さらに湾曲部をも持たせ
た扇形バネの実施例であり、単純な形状にもかかわらず
有効長を長くしたり、有効長を設計に合わせて任意に設
定することが容易であるという長所を有す。

【００７３】バネの梁部３１３に湾曲部を持たせた方法
としては、図１２に示す円形バネも利用できる。しか
し、円形バネは単純な形状で製造上有利であるが、反面
許容されるスペース内で直径が制限され、有効長を長く
したり、有効長を設計に合わせて任意に設定することが
困難である。

【００７４】なお、図示していないが、前記図１２に示
す円形バネが有効長を長くしたり、有効長を任意に設定
することが困難である欠点を改善したバネとして、円形
のバネの梁部３１３を楕円形状にした楕円バネも利用す
ることができる。また、図９に示すスパイラルバネは有
効長を最も長くでき、さらに有効長を任意に設定できる
等設計の自由度が大きいので、バネの梁部３１３の有効
長を長くする観点からは、本発明のφ２５ｍｍ以下の小
径の振動モジュールでは最も有利な形状である。

【００７５】しかし、スパイラルバネはバネの梁部の幅
が広く、有効長が比較的短い場合には、幅方向の捻り力
が発生し、異常振動を発生し易い。スパイラルバネの梁
部の幅方向の捻り力を軽減するためには、バネの梁部の
幅を狭くし、厚みを厚くし、長さを極力長くすれば良
い。

【００７６】設計仕様で与えられた共振周波数に合わせ
たスパイラルバネ設計の進め方としては、最初にバネの
梁部の長さを決め、幅、厚みの順に設計する。ここで、
図９に示すようにスパイラルバネの梁部の幅の中心点３
１７は、極座標で表わせば次式となる。（式２）ｒ＝θ×ａ但しｒ：中心からの距離 θ：回転角度ａ：ピッチスパイラルバネの梁部の幅方向の捻り力を軽減し、バネ
の支持の影響を軽減するするためには、バネの梁部の長
さをθ＞π／２、望ましくはθ≧πとなるように設計す
る。

【００７７】また、バネの梁部は振動により中心方向に
引っ張り力が作用し、中心方向の引っ張り力により、湾
曲部および、中心方向に対して角度を持たせた部分には
曲げ力が発生し、前記曲げ力により捻りモーメントが発
生し、加振重量に回転運動が発生する。

【００７８】図８および図１１に示す本実施例では、前
記加振重量の回転運動を防ぐために反対方向の湾曲部を
有するバネの梁部または、中心方向に対して角度を持た
せたバネの梁部を組み合わせて一対とする構成とした。
図８により、中心方向に対して各々反対方向の角度を持
たせたバネの梁部を組み合わせて一対とする構成とした
ことにより、曲げ力による捻りモーメントの発生を防ぐ
方法を説明する。

【００７９】バネの梁部３１３ａ、３１３ｂは、１対の
バネの中心線３１６を対称軸としてバネの中心方向に対
して各々反対方向の角度を持つ。バネの梁部３１３ａと
バネの梁部３１３ｂは、それぞれ振動により中心方向に
引っ張り力が作用すると、バネの梁部３１３ａとバネの
梁部３１３ｂは、それぞれ中心線３１６に近ずく方向に
力を受けるが、バネの１端であるバネの駆動コイル枠へ
の止め穴３１２が固定され、他端のバネの中心穴には加
振重量１００が接合されて回転自在になっているので、
バネの梁部が梁部３１３ａあるいは、梁部３１３ｂ単独
の場合は加振重量１００が捻れ振動（回転振動）を起こ
すことになる。しかし、本発明では前記のごとく、バネ
の梁部３１３ａ、３１３ｂは、１対のバネの中心線３１
６を対称軸としてバネの中心方向に対して各々反対方向
の角度を持つので、捻れ運動も各々反対方向となり、結
果的には捻れ力が均衡し、加振重量１００には捻れ振動
（回転振動）を生じない。具体的形状としては、図８に
示す菱形、図１１に示す扇形および、図示していないが
楕円形のバネである。

【００８０】また、単体のスパイラルバネの幅方向の捻
り力を軽減する方法について前記に示したが、図９に示
すスパイラルバネを実施例１に示すように加振重量を挟
むように２枚使用する場合には、加振重量の両側で渦巻
の方向が互いに交叉するような構成とすることにより、
互いに逆方向の捻りモーメントが発生し、互いに打ち消
されて回転力が発生しない。

【００８１】前記対策により、中心方向の引っ張り力に
よる加振重量の回転力は各々の回転方向が逆となり、打
ち消されて回転力が発生せず安定した単純な往復運動の
みを行うことができる。また、図１０ではバネの梁部を
３対としたが、図３に示すように４対またはそれ以上と
することもでき、また、２対も考えられる。しかし、同
一の共振周波数を実現する場合には、４対またはそれ以
上のバネに対して、３対のバネでは、バネの厚みを厚く
したり、幅をひろくすることができ、加工が容易で、組
み立て時の扱いも容易になるという利点がある。またバ
ネの梁部が２対の場合には、回転運動が生じる欠点があ
り、本発明に使用するバネの梁部としては３対のバネが
最も有利である。

【００８２】また、図４の実施例２では、バネを一枚に
することにより、ケース４１０と、ケース４２０内のス
ペ−スを有効に使うことができるため、振動モジュール
の厚みを薄くすることが可能となる。さらに、一方向よ
り組立ができるので自動化が容易になる。

【００８３】次に、バネの材質に付いて説明する。振動
モジュールは振動数１００Ｈｚで、一回の呼出に１０秒
間振動し、１日１０回呼び出され、１０年間使用される
と仮定すると３．７×１０⁷回の振動をすることとな
り、この振動回数の疲労による寿命に耐え得る材質が必
要とされる。

【００８４】また、図１、図２、図４および図１１に示
す本発明の実施例の構成より明らかなように、振動モジ
ュールを薄型化するためにバネと磁石の間隔が非常に小
さく、磁石としてはエネルギー積の大きな希土類磁石を
使用しているため、バネには非常に強い磁場が作用し、
磁性材料を使用したバネでは、バネが磁石に吸着されて
振動しないか、振動に著しい影響を受けるためバネは常
磁性または反磁性の材料で製造されることが望ましい。

【００８５】さらに、加振力をできるだけ大きく得るた
めに、加振重量の重量をを可能な限り重くすることが望
ましい。前記加振重量とバネにより決まる共振周波数を
約８０Ｈｚ〜１５０Ｈｚにするために、ヤング率は１２
Ｎ・ｍ^-2以上であることが望ましい。また、ケースは完
全密封とすることは困難なために通常の使用環境に耐え
られる耐食性を有する材料であることが望ましい。

【００８６】従って、バネの材料はヤング率が１２Ｎ・
ｍ^-2以上であり、帯磁率は実用上０．５以下（透磁率
１．５以下）で、望ましくは５×１０^-3以下（透磁率
１．００５以下）の常磁性または反磁性の耐食性合金で
あることが要求され、本発明ではＳＵＳ３０４または、
燐青銅または、Ｃｏを２５％〜５０％を含む時効硬化型
Ｃｏ基合金または、Ｃｏ−Ｎｉ基合金のバネを使用し
た。

【００８７】とくにＣｏを２５％〜５０％含む時効硬化
型Ｃｏ基合金または、Ｃｏ−Ｎｉ基合金を用いたバネは
ヤング率が２２Ｎ・ｍ^-2以上であり、引っ張り強さ１３
０ｋｇｆ／ｍｍ²以上、繰り返し応力に対する疲労限度
７５ｋｇｆ／ｍｍ²以上、ハロゲン系の酸や塩、ふっ硝
酸の６０゜Ｃ薬液中に浸漬したときの単位時間当たりの
腐食減量は１ｍｇ／ｃｍ²以下であった。

【００８８】従って、本発明のバネに要求される高弾性
および、引っ張り強度、繰り返し応力に対する疲労耐
性、磁石に対する磁気的吸着性、耐食性を全て満足する
金属材料ということができる。本発明で使用したＣｏを
２５％〜５０％を含む時効硬化型Ｃｏ基合金の組成は、
重量比でＣｏ２５〜５０％、Ｎｉ１０〜２０％、Ｃｒ１
０〜３０％、Ｍｏ２〜１０％、Ｗ１〜５％でありさら
に、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｎｂの１種以上
０．０１〜３％、Ｆｅ１０〜３０％からなるＣｏ基合金
であり、加工度６０％以上で冷間加工を行い、３００〜
７００゜Ｃで時効処理をした。

【００８９】また、本発明で使用したＣｏ−Ｎｉ基合金
の主成分がＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏからなり、組成は重
量比でＣｒ＋Ｍｏ２０〜４０％、Ｎｉ２０〜５０％、Ｃ
ｏ２５〜４５％、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ各０．１〜３
％、Ｎｂ０．１〜３％でありさらに、Ｃｅ、Ｙ、ミッシ
ュメタルから選択される希土類元素１種または２種以上
０．０１〜１％からなるＣｏ−Ｎｉ基合金であり、加工
度６０％〜９０％で冷間加工を行い、５００〜６００゜
Ｃで時効処理をした。

【００９０】駆動コイルブロック２００は前述したよう
に、駆動コイル２２０を樹脂製のボビン２１０に巻き付
ける構成である。図４では、ボビン２１０は、端子５１
０と一体成型されている。また、端子５１０と駆動コイ
ル２２０とは電気的に接続され、外部よりの駆動電流に
より駆動コイル２２０には磁束が発生する。

【００９１】駆動コイル２２０への電流供給経路として
図４では端子としたが、他の方法としては、リード線、
フレキシブル基板も使用可能である。駆動コイルブロッ
ク２００には、バネ３１０が接合される。接合の方法と
しては、ボビン２１０にバネ３１０の止め穴３１２に合
わせて突起部２１１を設け、前記突起部２１１にバネの
止め穴３１２を挿入して、突起部２１１を熱溶着または
超音波溶着等によりバネ３１０とボビン２１０を接合し
た。

【００９２】接合の方法は、前記の方法だけでなく、ボ
ビン２１０にバネ３１０と端子５１０とを一体成型した
り、接着や、機械的な方法等の他の方法でも可能であ
る。また、本発明の振動モジュールは端子をはんだ付け
したり、表面実装のためリフローはんだ処理をされると
きに２６０゜Ｃの熱にさらされることになるのでボビン
の材質は、軟化点２６０℃以上の耐熱性樹脂でなければ
ならない。

【００９３】ここで駆動コイルと磁石の関係について説
明する。図１３は、本発明の振動モジュールに使用され
る駆動コイルと磁石の位置関係を説明する模式図であ
り、図１および図２に示す実施例１および、図４に示す
実施例２で詳述したよう磁石１１０は、駆動コイル２２
０の内周に配置され、軸方向に振動する。

【００９４】図１３に示す実施例では、駆動コイルに駆
動電流が供給されていないときには、駆動コイルの高さ
の中心と磁石の高さの中心が概略一致し、かつ駆動コイ
ルの高さ（Ｌｃ）は磁石の高さ（Ｌｍ）より高い。図１
４は、本発明の振動モジュールに使用される駆動コイル
と磁石の位置と発生する電磁力を示すグラフである。図
１４において曲線Ａは、図１３に示す駆動コイルの高さ
（Ｌｃ）が磁石の高さ（Ｌｍ）より高い実施例の場合で
あり、曲線Ｂは駆動コイルの高さ（Ｌｃ）と磁石の高さ
（Ｌｍ）が等しい場合の駆動コイルと磁石の位置と発生
する電磁力を示す結果を示したものである。

【００９５】横軸のΔｌは、図１３におけるの磁石の静
止位置からの移動距離であり、縦軸の力は磁石の各移動
位置において駆動コイルに一定の駆動電流が供給された
ときに磁石に作用する電磁力である。図１４に示す結果
から明らかなように、曲線Ａで示す駆動コイルの高さが
磁石の高さより高い場合には、駆動コイルの端面と磁石
の端面が一致する点Ｃまでは、磁石に作用する電磁力は
ほとんど減少せず、磁石の端面が駆動コイルの端面より
突きだした時にも、曲線Ｂで示す駆動コイルの高さと磁
石の高さが等しい場合の磁石に作用する電磁力よりも曲
線Ａで示す磁石に作用する電磁力のほうが常に大きい。

【００９６】従って、駆動コイルの高さが磁石の高さよ
り高い場合の方が、一定の駆動電流が供給されたときに
磁石に作用する電磁力による加振重量への駆動力が大き
く、振動モジュールとしての振動出力が効率よく得られ
ることを示す。実施例１から後述の実施例３は、磁石が
可動部となっているが、駆動コイルが可動部になる場合
には、駆動コイルに駆動電流が供給されていないときに
は、駆動コイルの高さの中心と磁石の高さの中心が概略
一致し、かつ磁石の高さ（Ｌｍ）が駆動コイルの高さ
（Ｌｃ）より高くなるように配置すれば駆動力が大きく
なるようにすることができる。

【００９７】実施例１と同様に、基本的には前記端子５
１０付き駆動コイルブロック２００、加振重量１００、
バネ３１０だけで、本発明の目的である直線的な往復運
動で振動する振動モジュールを構成することができる
が、電磁気的効率を向上するために、磁石１１０と駆動
コイル２２０とのギャップは可能な限り狭くする。従っ
て、前記ギャップの中にゴミ等の異物が進入する場合
と、バネ３１０に外部の物体が接触する場合には、振動
が制限されたり、停止したりするので、これを防ぐため
にケース４１０、４２０が設けられる。

【００９８】また、実施例１と同様にケース４１０、ケ
ース４２０の材質は非磁性のものでなければならない。〔実施例３〕本発明のさらに別の実施例を図面に基づい
て説明する。

【００９９】図１５において、バネ３１０は、加振重量
１００と溶接等により接合され、駆動コイルブロック２
００にインサート成形等により固着される。駆動コイル
ブロック２００は、駆動コイル２２０を樹脂製の駆動コ
イル枠２１０に巻き付けて構成される。

【０１００】また、加振重量１００を構成している磁石
１１０は、駆動コイルブロック２００の駆動コイル２２
０の外周に配置され、微小な間隙を有して、各々の径方
向で対向しており、駆動コイル２２０に供給される電流
と磁石１１０により電磁力を発生し、振動モジュールの
縦軸方向に振動する。ケース４１０、ケース４２０は、
前記バネ３１０と加振重量１００を接合された駆動コイ
ルブロック２００を収納する。

【０１０１】加振重量１００は、実施例１および、実施
例２で詳述したと同様に、単一のリング磁石１１０をラ
ジアル方向に配向するように磁場中で成型し、ラジアル
方向に単一磁極対になるように着磁し、前記磁石１１０
と重り１２０とを接着剤等で接合して構成した。

【０１０２】振動モジュールの共振周波数は、バネ３１
０と加振重量１００の重量により決定されるので、磁石
１１０を支持する重り１２０は、加振重量の重量を調整
する目的を有し、小型、薄型の振動モジュールを構成す
るために、体積が小さくなっても必要な重量を確保でき
るようにするため、実施例１および、実施例２と同様に
タングステン合金、鉛合金等の比重が大きな金属材料に
より構成した。

【０１０３】本発明の振動モジュールの共振周波数は、
前記のバネ３１０と加振重量１００により、約８０Ｈｚ
〜１５０Ｈｚに調整した。重りの形状は、バネ３１０と
の接触部を一段高くして、バネの有効長を最適に設定で
きるようにした。また、バネ３１０と加振重量１００の
間隔は製品として設計された振動振幅以上の間隔を取ら
ねばならない。

【０１０４】加振重量１００とバネ３１０との接合は、
バネ３１０の表面よりレーザー溶接でおこなった。レー
ザー溶接による接合方法は、加振重量１００に使用して
いる重りの材質の主成分がタングステンであり、電気抵
抗が他の金属に比較して高いために、通常の抵抗溶接で
は接合することが困難であるが、前記のレーザー溶接に
よる接合方法は、レーザーの熱により接合する金属を溶
かして接合するために、主成分がタングステンの重り１
２０とバネ３１０を容易に接合できる。

【０１０５】また、重りとバネの接合方法は前述のレー
ザー溶接だけではなく、溶接電極を銀タングステン等の
適正なものにすれば、抵抗溶接等の他の溶接方法でも重
りとバネの接合は可能であり、カシメ、接着剤、カシメ
ピン打ち込み等の方法でも重りとバネの接合は可能であ
る。

【０１０６】本実施例３の場合でも、バネと加振重量に
よる共振周波数は、梁のモデルで設計することができ
る。従って、加振重量の重量が軽い場合には、バネの厚
みは相対的に薄くなり、強度的な問題も生じる。またバ
ネ形状によっても、疲労による寿命を考慮しなければな
らない。

【０１０７】従って、実施例２で詳述したように、バネ
の材料は、ヤング率が１２Ｎ・ｍ-2以上であり、帯磁率
は実用上０．５以下（透磁率１．５以下）で、望ましく
は５×１０-3以下（透磁率１．００５以下）の常磁性ま
たは反磁性の耐食性合金であることが要求され、本発明
ではＳＵＳ３０４または、燐青銅または、Ｃｏを２５％
〜５０％を含む時効硬化型Ｃｏ基合金または、Ｃｏ−Ｎ
ｉ基合金のバネを使用した。

【０１０８】特に、Ｃｏを２５％〜５０％含む時効硬化
型Ｃｏ基合金または、Ｃｏ−Ｎｉ基合金を用いたバネ
は、前述したように本発明の振動モジュールには最適で
ある。駆動コイルブロック２００は前述したように、駆
動コイル２２０を樹脂製の駆動コイル枠２１０に直接巻
き付けて構成される。駆動コイル枠には外部よりの駆動
電流を駆動コイルに供給するために端子５１０をあらか
じめインサート成形によって埋め込んでいる。端子５１
０と駆動コイル２２０は電気的に接続され、外部よりの
駆動電流により駆動コイル２２０には磁束が発生する。
駆動コイルへの電流供給経路は前述の端子に限らず、リ
ード線または、フレキシブル基板等も使用可能である。

【０１０９】駆動コイルブロック２００には、バネ３１
０が接合される。接合の方法としては樹脂製の駆動コイ
ル枠２１０を成形する際に、直接バネ３１０をあらかじ
め埋め込んで一体成形するインサート成形を用いる。接
合の方法は前記のインサート成形方法だけでなく、駆動
コイル枠に突起部を設け、前記突起部にバネの止め穴を
挿入し、駆動コイル枠に設けた突起部を熱溶着または超
音波溶着等によりバネと駆動コイル枠を接合する溶着あ
るいは、接着、機械的な方法等の他の方法でも可能であ
る。

【０１１０】磁石１１０と駆動コイル２２０との関係
は、実施例１および、実施例２で詳述したように、本実
施例では磁石１１０が駆動コイルの外周に配置されてい
るが、駆動コイルの高さの中心と磁石の高さの中心が概
略一致し、かつ駆動コイルの高さＬｃ＞磁石の高さＬｍ
であるように駆動コイルと磁石を配設すれば、図１４に
示すように磁石１１０と駆動コイル２２０とによる駆動
力を有効に利用できる。

【０１１１】実施例１、実施例２と同様に、基本的には
前記端子５１０付き駆動コイルブロック２００、加振重
量１００、バネ３１０だけで、本発明の目的である直線
的な往復運動で振動する振動モジュールを構成すること
ができるが、電磁気的効率を向上するために、磁石１１
０と駆動コイル２２０とのギャップは可能な限り狭くす
る。従って、前記ギャップの中にゴミ等の異物が侵入す
る場合と、バネ３１０に外部の物体が接触する場合に
は、振動が制限されたり、停止したりするので、これを
防ぐためにケース４１０、４２０が設けられる。

【０１１２】また、実施例１、実施例２と同様にケース
４１０および、ケース４２０の材質は非磁性のものでな
ければならない。金属ケースを接合する場合にはカシ
メ、クリンプ等の機械的接合が有利であるが、接着等の
方法も可能であり、駆動コイルブロック２００の一部を
突起状にしてケース外に突き出し、前記突起部とケース
を熱溶着または超音波溶着等により溶着することもでき
る。また、プラスチック製のケースの場合でも熱溶着ま
たは超音波溶着等の機械的接合および接着剤等の接合も
可能である。

【０１１３】また、図示していないが、ケース４２０を
振動モジュールを駆動する駆動回路を実装した基板とす
ることもでき、前記駆動回路基板と駆動コイル枠を固定
する係止部をケース４１０に設け、前記ケース４１０に
設けた係止部より前記駆動回路基板を固着することもで
きる。

【０１１４】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように、（１）ラジアル方向に単一磁極対になるように着磁され
たリング形のラジアル異方性永久磁石を備えた加振重量
を、往復運動させて振動を発生させるようにした。

【０１１５】このために、磁石は駆動コイルと全周で対
向するので、電磁力の発生効率が著しく高く、単一の磁
石としたことにより、部品点数が少なく、部品費、加工
費が削減される効果を有する。さらに、複数の磁石を使
用した場合と比較すると、個々の磁石を接近させるとき
に、個々の磁石に吸引力または、反発力が発生するた
め、組み立て作業が困難となり、個々の磁石のばらつき
と組立による寸法のばらつきが相乗され、駆動コイルと
の電磁力により、磁石に作用する力が均一でなくなり、
磁石と駆動コイルが接触するという問題が解決する。

【０１１６】（２）駆動コイルの高さ方向の中心と磁石
の高さ方向の中心が概略一致し、かつ駆動コイルの高さ
Ｌｃ＞磁石の高さＬｍまたは、Ｌｃ＜Ｌｍであるように
駆動コイルと磁石を配設したことにより、従来の場合に
は磁石が移動し、磁石の端面が駆動コイルの端面から突
き出たときに駆動力が減少するが、駆動力の減少が改善
され、振動モジュールの磁気回路の効率が向上し、省電
力化が実現されつつ、駆動力が増加するため十分な振動
出力が得られた。

【０１１７】（３）加振重量の形状として、加振重量の
少なくとも一方のバネと対向する断面形状が、次式（式１）Ｙ＝ｋ×｛３×Ｘ／Ｌ−４×（Ｘ／Ｌ）³｝但し０≦Ｘ≦（Ｌ／２）Ｙ＝ｋ×［３×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ−４×｛（Ｌ−Ｘ）／
Ｌ｝³］但し（Ｌ／２）＜Ｘ≦Ｌで表現されるたわみ曲線であるか、または、加振重量の
表面が、バネが設計された最大振幅になったときに、
（式１）で与えられるバネのたわみ曲線に加振重量のバ
ネとの接合部を除くいかなる部分も接触しないように加
振重量の表面形状を形成したことにより、振動モジュー
ルの動作中に、バネと加振重量が接触することなく、加
振重量の重量を最大限に増加することができるため、振
動モジュールの加振力が向上し、薄型化を実現しつつ十
分な振動出力が得られるようになった。

【０１１８】（４）バネが、振動による捻りを互いに打
ち消すように捻り極性を逆にして、加振重量の上下に対
向して、または一方に組み合わせて一体化して配設した
ことにより加振重量が捻り運動を発生せず、安定な往復
運動のみを行う。（５）バネを２枚使用した場合、上下のバネの間隔がバ
ネの径方向に関して、バネの周辺部と中央部で異なって
おり、バネ３１０の中央部において狭くなるように、立
体形状としたことにより、上下のバネについてそれぞ
れ、バネとケース間の間隙を零に近ずけることができる
ため、振動モジュールの薄型化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動モジュールの構造の実施例を示し
た断面図である。

【図２】本発明の振動モジュールの別の構造の実施例を
示した断面図である。

【図３】本発明の振動モジュールに使用されるバネの構
造の実施例を示した平面図であある。

【図４】本発明の振動モジュールの構造のさらに他の実
施例を示した断面図である。

【図５】本発明の振動モジュールに使用されるバネのた
わみ曲線の計算方法を説明する模式図である。

【図６】本発明の振動モジュールに使用されるバネと重
りの動作を説明する模式図である。

【図７】本発明の振動モジュールに使用される加振重量
の構造の実施例を示した断面図である。

【図８】本発明の振動モジュールに使用されるバネの構
造の実施例を示した平面図であある。

【図９】本発明の振動モジュールに使用されるバネの構
造の実施例を示した平面図であある。

【図１０】本発明の振動モジュールに使用されるバネの
構造の実施例を示した平面図であある。

【図１１】本発明の振動モジュールに使用されるバネの
構造の実施例を示した平面図であある。

【図１２】本発明の振動モジュールに使用されるバネの
構造の実施例を示した平面図であある。

【図１３】本発明の振動モジュールに使用される駆動コ
イルと磁石の位置関係を説明する模式図である。

【図１４】本発明の振動モジュールに使用される駆動コ
イルと磁石の位置と発生する電磁力を示すグラフであ
る。

【図１５】本発明の振動モジュールに使用されるバネと
重りの動作を説明する模式図である。

【図１６】従来の円筒モータを使用した振動モジュール
の外観図である。

【図１７】従来の偏平モータを使用した振動モジュール
の縦断面図とロータの上面図である。

【符号の説明】

１００加振重量１１０磁石１２０重り１２１重りのバネとの接合部１２２重りの凸部１２３静止時の重り１２０の断面の上方の外形を示す
曲線１２４静止時の重り１２０の断面の下方の外形を示す
曲線１２５重りの中心に設けた穴１２６移動した重り１３０ピン２００駆動コイルブロック２１０駆動コイル枠２２０駆動コイル３１０バネ３１１バネの中心穴３１２バネの駆動コイル枠への止め穴３１３バネの梁部３１４両端固定梁にモデル化した場合の静たわみ曲線３１５設計された最大振幅まで移動した後のバネ３１６１対のバネの中心線３１７スパイラルバネの梁部の幅の中心点４１０ケース４２０ケース５１０端子８００集中加重９００円筒モータ９４０偏平モータ９５０ブラシ９６０整流子９７０シャフト

フロントページの続き (72)発明者中村芳文千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者木村礼子千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者林崎伸一千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者斎藤由紀夫宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ内 (72)発明者長田光保宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ内 (72)発明者山田雅志宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ内 (72)発明者小野善悦宮城県仙台市太白区西多賀５丁目30番１号株式会社エスアイアイ・マイクロパーツ内 (72)発明者高橋修千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バネで保持され、重りと永久磁石で構成
される加振重量と、加振重量とバネで決定される共振周
波数近傍で加振重量を連続して往復運動させる駆動コイ
ルと、駆動コイルに電気信号を供給する手段と、加振重
量の振動をバネを介して外部に伝達する手段とを備えた
音を主としない報知信号を発生する振動モジュールにお
いて、永久磁石が、ラジアル方向に単一磁極対に着磁さ
れた単一のリング磁石であることを特徴とする振動モジ
ュール。
【請求項２】磁石が、ラジアル異方性に配向されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の振動モジュール。
【請求項３】駆動コイルが微小な間隔を有し、単一の
リング磁石の外周あるいは内周に配置され、駆動コイル
と単一のリング磁石が、各々の径方向で全周にわたって
対向する請求項１または請求項２に記載の振動モジュー
ル。
【請求項４】磁石が、希土類磁石であることを特徴と
する請求項１ないし３いずれか１項に記載の振動モジュ
ール。
【請求項５】バネで保持された加振重量と、加振重量
とバネで決定される共振周波数近傍で加振重量を連続し
て往復運動させる駆動コイルと、駆動コイルを保持する
コイル枠と、駆動コイルに電気信号を供給する手段と、
加振重量の振動をバネを介して外部に伝達する手段とを
備えた音を主としない報知信号を発生する振動モジュー
ルにおいて、駆動コイルの高さ方向の中心と磁石の高さ
方向の中心が概略一致し、かつ駆動コイルの高さ（Ｌ
ｃ）＞磁石の高さ（Ｌｍ）、または、前記のＬｃとＬｍ
がＬｃ＜Ｌｍであるように駆動コイルと磁石が配設され
たことを特徴とする振動モジュール。
【請求項６】バネで保持された加振重量と、加振重量
とバネで決定される共振周波数近傍で加振重量を連続し
て往復運動させる駆動コイルと、駆動コイルを保持する
コイル枠と、駆動コイルに電気信号を供給する手段と、
加振重量の振動をバネを介して外部に伝達する手段とを
備えた音を主としない報知信号を発生する振動モジュー
ルにおいて、加振重量のバネと対向する面が、次式（式１）Ｙ＝ｋ×｛３×Ｘ／Ｌ−４×（Ｘ／Ｌ）³｝但し０≦Ｘ≦（Ｌ／２）Ｙ＝ｋ×［３×（Ｌ−Ｘ）／Ｌ−４×｛（Ｌ−Ｘ）／
Ｌ｝³］但し（Ｌ／２）＜Ｘ≦Ｌで表現されるたわみ曲線であるか、または、加振重量の
表面形状が設計された最大振幅になったときに（式１）
で与えられるバネのたわみ曲線に加振重量のバネとの接
合部を除くいかなる部分も接触しないように形成されて
いることを特徴とする振動モジュール。
【請求項７】バネで保持された加振重量と、加振重量
とバネで決定される共振周波数近傍で加振重量を連続し
て往復運動させる駆動コイルと、駆動コイルを保持する
コイル枠と、駆動コイルに電気信号を供給する手段と、
加振重量の振動をバネを介して外部に伝達する手段とを
備えた音を主としない報知信号を発生する振動モジュー
ルにおいて、バネが、振動による捻りを互いに打ち消す
ように捻り極性を逆にして、加振重量の上下に対向し
て、配設されていることを特徴とする振動モジュール。
【請求項８】加振重量が少なくとも重りと永久磁石で
構成され、前記永久磁石がリング形状をしていることを
特徴とする請求項７に記載の振動モジュール。
【請求項９】永久磁石がラジアル方向に単一磁極対に
着磁された単一のリング磁石であることを特徴とする請
求項８に記載の振動モジュール。
【請求項１０】永久磁石がラジアル異方性に配向され
ていることを特徴とする請求項９記載の振動モジュー
ル。
【請求項１１】加振重量が、駆動コイルの外周に配設
されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいず
れか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１２】加振重量が、駆動コイルの内周に配設
されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいず
れか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１３】１枚の平面バネを駆動コイルを巻回し
たボビンに接合したことを特徴とする請求項１ないし１
２のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１４】２枚のバネを、バネの取付け部と加振
重量と固着されている中央部との高さの差を有するよう
に、立体形状に配設することを特徴とする請求項１ない
し１２のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１５】加振重量の比重が、１０以上であるこ
とを特徴とする請求項１なし１４のいずれか１項に記載
の振動モジュール。
【請求項１６】バネが、有効長を長くした複数の梁部
とこれに連結された支持部とバネを固定する保持部より
構成されていることを特徴とする請求項１ないし１５の
いずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１７】バネの梁部の幅の中心点の軌跡が、極
座標で表わせば次式（式２）ｒ＝θ×ａ但しｒ：中心からの距離 θ：回転角度ａ：ピッチで表わされるスパイラルバネであって、ｒが最大となる
θがθ＞π／２であることを特徴とする請求項１ないし
１６のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１８】バネが、ヤング率１２Ｎ・ｍ^-2以上、
帯磁率０．５以下（透磁率１．５以下）であり常磁性ま
たは反磁性の耐食性合金であることを特徴とする請求項
１ないし１７のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項１９】バネの材質が、Ｃｏを２５％〜５０％
を含む時効硬化型Ｃｏ基合金または、Ｃｏ−Ｎｉ基合金
であることを特徴とする請求項１８に載の振動モジュー
ル。
【請求項２０】重量比でＣｏ２５〜５０％、Ｎｉ１０
〜２０％、Ｃｒ１０〜３０％、Ｍｏ２〜１０％、Ｗ１〜
５％でありさらに、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｎ
ｂの１種以上０．０１〜３％、Ｆｅ１０〜３０％からな
るＣｏ基合金であり、加工度６０％以上で冷間加工を行
い、３００〜７００゜Ｃで時効処理をしたことを特徴と
する請求項１９に記載の振動モジュール。
【請求項２１】主成分がＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏから
なり、組成は重量比でＣｒ＋Ｍｏ２０〜４０％、Ｎｉ２
０〜５０％、Ｃｏ２５〜４５％、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆ
ｅ各０．１〜３％、Ｎｂ０．１〜３％でありさらに、Ｃ
ｅ、Ｙ、ミッシュメタルから選択される希土類元素１種
または２種以上０．０１〜１％からなるＣｏ−Ｎｉ基合
金であり、加工度６０％〜９０％で冷間加工を行い、５
００〜６００゜Ｃで時効処理をしたことを特徴とする請
求項１９に記載の振動モジュール。
【請求項２２】駆動コイルが、空芯コイルであること
を特徴とする請求項１ないし１２または、１４ないし２
１のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項２３】駆動コイルが、軟化点２６０℃以上の
耐熱性樹脂のコイル枠で保持されていることを特徴とす
る請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の振動モジ
ュール。
【請求項２４】電気信号を供給する手段が、コイル枠
に一体成形した端子であることを特徴とする請求項１な
いし２３のいずれか１項に記載の振動モジュール。
【請求項２５】非磁性のケースに収納したことを特徴
とする請求項１ないし２４のいずれか１項に記載の振動
モジュール。
【請求項２６】駆動回路基板とコイル枠を固定する係
止部を有する容器と、容器に固着する蓋により収納した
ことを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１項に
記載の振動モジュール。